Odmłodzenie komórek macierzystych mózgu może być kluczem do przyszłych metod leczenia SM
Naukowcy odkryli sposób, aby młodsze starsze komórki macierzyste mózgu szczurów były młodsze. Odkrycie może doprowadzić do ulepszonych metod leczenia chorób związanych ze starzeniem się, które powodują degradację mózgu i układu nerwowego.
Badania dotyczą komórek progenitorowych oligodendrocytów (OPC), które są rodzajem komórek macierzystych, czyli komórek niedojrzałych. OPC są niezbędne dla zdrowego funkcjonowania mózgu i reszty ośrodkowego układu nerwowego.
OPC dojrzewają lub różnicują się do oligodendrocytów, które są komórkami wytwarzającymi osłonkę mielinową, która otacza włókna nerwowe i zachowuje przenoszone przez nie sygnały elektryczne.
Zniszczenie mieliny jest wyróżniającą cechą stwardnienia rozsianego (SM), a zmiany OPC związane ze starzeniem się przyczyniają się do tego procesu. Starzenie się może również osłabić funkcję OPC u zdrowych osób.
Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge w Wielkiej Brytanii odkryli, że rosnąca sztywność starzejącego się mózgu upośledza działanie OPC.
Kiedy przeszczepili OPC od starszych szczurów do mózgów młodszych szczurów, starsze OPC zaczęły funkcjonować jak młode OPC.
Usztywnienie niszy komórek macierzystych
Zespół ostatecznie ustalił, że utrata funkcji w OPC była wynikiem czegoś, co działo się w ich mikrośrodowisku lub „niszy” komórek macierzystych.
„Tutaj pokazujemy” - piszą niedawno autorzy Natura artykuł, „że mikrośrodowisko OPC sztywnieje z wiekiem i że ta mechaniczna zmiana jest wystarczająca, aby spowodować związaną z wiekiem utratę funkcji OPC”.
Wydaje się, że nisza komórek macierzystych odzwierciedla zmiany związane ze starzeniem w „sygnałach chemicznych i mechanicznych”, które wysyła do przebywających w niej OPC.
Gdy przeszczepione starzejące się OPC wyczuły, że znajdują się w bardziej młodzieńczym, miękkim środowisku, zaczęły zachowywać się bardziej jak energiczne, młodsze OPC.
Aby bardziej szczegółowo zbadać, co się dzieje, zespół przeprowadził kilka eksperymentów laboratoryjnych z OPC oraz „biologicznymi i syntetycznymi rusztowaniami, aby naśladować sztywność młodych mózgów”.
„Odmłodzony molekularnie i funkcjonalnie”
Naukowcy zaobserwowali, że kiedy wyhodowali starzejące się OPC na rusztowaniach z miękkiego materiału, zaczęli zachowywać się bardziej jak młode OPC.
Starzejące się OPC zostały „molekularnie i funkcjonalnie odmłodzone” w wyniku przebywania na bardziej miękkim materiale.
I odwrotnie, umieszczanie młodych OPC na rusztowaniach zawierających sztywniejszy materiał powodowało, że zachowywały się jak starsze.
„Byliśmy zafascynowani”, mówi współautor badania, dr Kevin J. Chalut, „widząc, że kiedy dorastaliśmy młodzi, funkcjonujące komórki macierzyste mózgu na sztywnym materiale, komórki stały się dysfunkcyjne i utraciły zdolność do regeneracji. Fakt zaczął funkcjonować jak stare komórki ”.
Dr Chalut pracuje na Wydziale Fizyki i Instytucie Komórek Macierzystych Uniwersytetu Cambridge.
Zauważa jednak, że bardziej interesującym odkryciem był widok starych OPC rosnących w miękkim materiale i to, jak „zaczęły funkcjonować jak młode komórki - innymi słowy, zostały odmłodzone”.
„Sugeruje to nowy sposób na przezwyciężenie związanej z wiekiem utraty funkcji tego ważnego układu komórek macierzystych” - dodaje.
Piezo1 sygnalizuje sztywność niszy
Dalsze badania doprowadziły dr Chaluta i jego współpracowników do skupienia się na „mechanicznie reagującym kanale jonowym” zwanym Piezo1, białku znajdującym się na powierzchni OPC. Odkryli, że Piezo1 mówi OPC, czy ich nisza jest sztywna, czy miękka.
Kiedy badali reakcję starszych OPC bez Piezo1, naukowcy odkryli, że komórki macierzyste zachowywały się jak młode OPC, nawet gdy rosły na sztywniejszym materiale rusztowania.
Odkryli również, że usunięcie Piezo1 w OPC w mózgach starszych szczurów doprowadziło do tego, że komórki macierzyste zachowywały się tak, jakby były znowu młode. Komórki odzyskały swoją normalną zdolność do regeneracji.
Badanie zostało częściowo sfinansowane przez stowarzyszenie MS Society, które jest zarejestrowaną organizacją charytatywną w Anglii i Walii w Wielkiej Brytanii. Dyrektor badań, dr Susan Kohlhaas, mówi, że odkrycia „mają ważne implikacje” w leczeniu SM.
„Stwardnienie rozsiane jest nieustępliwe, bolesne i powoduje kalectwo, a leczenie, które może spowolnić i zapobiec narastaniu niepełnosprawności w czasie, jest bardzo potrzebne”.
Dr Susan Kohlhaa
